I I 0e x
光强度随厚度的变化符合指数衰减规律，即朗伯特定 律。
式中α为物质对光的吸收系数，其单位为cm-1。 α取决
于材料的性质和光的波长。
2．光吸收与光波长的关系
图4.5所示在电磁波谱的可见光区，金属和半导 体的吸收系数都是很大的，但是电介质材料，包括玻 璃、陶瓷等无机材料的大部分在这个波谱区内都有良 好的透过性，即吸收系数很小。这是因为电介质材料 的价电子所处的能带是填满了的,它不能吸收光子而 自由运动，而光子的能量又不足以使电子跃迁到导带， 所以在一定的波长范围内，吸收系数很小。
❖
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。 2020年 10月2 1日星 期三8 时58分3 1秒08 :58:3 121 October 2020
❖
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午8时5 8分31 秒上午 8时58 分08:5 8:312 0.10. 21
❖
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.1 0.212 0.10.2 108:5 808:5 8:310 8:58: 31Oct -20
S —散射系数，与散射质点的大小、数量以及散射 质点与基体的相对折射率等因素有关，见图4.6。其单位
为 cm1。
从图4.6中可以看出，曲线由左右两条不同形状的曲线所
组成，各自有着不同的规律。当 d<λ 时，则随着d的增 加，散射系数S也随之增大；当 d>λ 时，则随着d的增加， s 反而减小，当 d=λ 时，s 达最大值，即 当光的波长约
等于散射质点的直径时，出现散射的峰值。 。
如果将吸收定律与散射规律的式子统一起来，则:
I I 0e ( s) x
三、材料的透光性
光通过厚度为x的透明陶瓷片时，各种光能的损失
见图4.7所示。强度为I0的光束垂直地入射到陶瓷左表
面，由于陶瓷片与左侧介质之间存在相对折射 n21 ，
因而在表面上有反射损失①:
另一部分传至右侧空间，其光强度为
I I 0 (1 m) 2 e (s )x
显然 I / I0 才是真正的透光率。
影响材料透过率的因素有：
• 1．吸收系数 对于陶瓷、玻璃等电介质材料，其吸收率或吸收系
数α在可见光范围内是比较低的，见图4.4所示。 • 2．反射系数
材料对周围环境的相对折射率大，反射损失也大。 • 3．散射系数
度为： c
n c
式中：C—真空中光速，ε —介质介电常数， μ—介质导磁率
当离子半径增大时，其ε增大，因而n也增大。因 此，可以用大离子得到高n的材料， ，用 npbS 3.912 小离子得到低n的材料，如 。 nsicl4 1.412 2．材料的结构、晶型 根据光线通过材料的表现，介质分为均质介质和 非均质介质。 对于均质介质，光通过时，光速不因传播方向改 变而变化，材料只有一个折射率。 对于非均质介质，光通过时，一般都要分为振动 方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分 别构成两条折射光线，这个现象称为双折射。
❖
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。20 20年1 0月21 日星期 三8时5 8分31 秒Wed nesda y, October 21, 2020
❖
相信相信得力量。20.10.212020年 10月21 日星期 三8时 58分3 1秒20. 10.21
谢谢大家！
❖
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20 .10.21 20.10 .21W ednes day, October 21, 2020
❖
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。 2020年 10月2 1日星 期三上 午8时5 8分31 秒08:5 8:312 0.10. 21
❖
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10 月上午8 时58 分20.10 .2108 :58Oc tober 21, 2020
WA
式中 A’ 与A分别为反射波与入射波的振幅。 把光波振动分为垂直于入射面的振动和平行于入 射面的振动，Fresnel 推导出：
W
( W
)
( AS AS
)2
Sin 2 (i r) Sin 2 (i r)
W
( W
) //
( Ap Ap
)2
tg 2 (i r) tg 2 (i r)
自然光在各方向振动的机会均等，可以认为一半能 量属于同入射面平行的振动，另一半属于同入射面 垂直的振动，所以总的能量流之比为：
L①=
mI 0
n n
1 1
2
I
0
透进材料中的光强度为: I0 (1 m)
这一部分光能穿过厚度为x的材料后，又消耗于吸收
损失②和散射损失③。到达材料后表面时，光强度剩下
I 0 (1 m)e-(α s)。x
再经过表面，一部分光能反射进材料内部，其数量为
L④= I 0 m(1 m)e ( s)x
W W
1 2
Sin 2 (i
Sin
2
(i
r) r)
tg 2 (i tg 2 (i
r)
r)
当角度很小时：
sin 2 (i r)
tg 2 (i r)
(i r)2
(i r
1)2
sin 2 (i r) tg 2 (i r) (i r)2 ( i 1)2
r
因介质2对于介质1的相对折射
第三节 界面反射和光泽 一、镜反射和漫反射
当光的反射是指材料表面光洁度非常高的情况下的 反射，反射光线具有明确的方向性，一般称之为镜反射。
陶瓷中大多数表面并不是十分光滑的，因此当光照 射到粗糙不平的材料表面上时，发生相当的漫反射，其 原因是材料表面粗糙，在局部地方的入射角参差不一， 反射光的方向也各式各样。材料表面愈粗糙，镜反射所 占的能量分数愈小。如图4.8
二、介质对光的散射
光波遇到不均匀结构产生的次级波，与主波方向 不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方 向，从而引起散射。
对于相分布均匀的材料，由于散射而光强度减弱的 规律与吸收规律具有相同的形式：
I I 0esx
式中 I0为光的原始强度，
I — 为光束通过厚度为x的试件后，由于散射在光 前进方向上的剩余强度，
式中:V1和V2分别表示光在材料1及2中的传播速度， n21为材料2相对于材料1的相对折射率。
介质的n总是大于1的正数 例如 空气n=1.0003，固体氧化物n=1.3~2.7，硅酸盐玻璃
n=1.5~1.9 。
影响 n 值的因素：

❖ 1．构成材料元素的离子半径
❖ 马克斯威尔电磁波理论认为光在介质中的传播速
❖
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20 .10.21 20.10 .21W ednes day, October 21, 2020
❖
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。 08:58: 3108: 58:31 08:58 10/21 /2020 8:58:31 AM
❖
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20 .10.21 08:58 :3108 :58Oc t-202 1-Oct- 20
❖ 如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分为 (1 m) 2 x
由于陶瓷，玻璃等材料的折射率较空气大，所以反 射损失严重。如果透镜系统由许多块玻璃组成，则反 射损失更可观，为了减少这种界面损失，常常采用折 射率和玻璃相近的胶将它们粘起来，这样，除了最外 和最内的表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部各 界面都是和胶的较小的相对折射率，从而大大减少界 面的反射损失。
4.1.2反射 当光线由介质1入射到介质 2时，光在介质面上分成了 反射光和折射光。
设光的总能量流W为 W=W’+W’’ 式中W、W’和W’’分别为单 位时间通过单位面积的入射
光流，、根反据射光波WW 动和(AA)2理折论射W光的A能2 量S
W ( A)2 WA
由于反射波的传播速度及横截面积都与入射波相 同，所以 W ( A)2
❖
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。08 :58:3 108:5 8:310 8:58W ednes day, October 21, 2020
❖
安全在于心细，事故出在麻痹。20.1 0.212 0.10.2 108:5 8:310 8:58: 31Oct ober 21, 2020
❖
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月2 1日上 午8时5 8分20. 10.21 20.10 .21
2）电子能态转 变：光子被材 料吸收后，材 料中的原子吸 收了光子能量 （ΔE=hυ42） 后，将E2能级上 的电子激发到E4 空能级上
注： 原子中电子能级是分立的，即能级间存在特定的 ΔE，只有能量为ΔE的光子才能被原子通过能态转变而吸收 。
受激电子不可能长时间保持在激发态，短时间后又 衰变回基态，同时发出电磁波。
材料的光学性能
4.1光和固体的相互作用
1.光的波粒二相性
爱因斯坦的光电方程……把光的波动性和粒子性结合起来
E=hν=hc/λ
讨论光与材料相互作用产生的反射、折射、投射现象----光 的粒子性 讨论光波在介质中的传播、衍射等---光的波动性
2.光通过固体现象
可见光：0.38-0.76μm
光和固体介质的作用
n21
i r
n21
si，n i故
sin r
W W
n21 n21
1 1
2
m
m——反射系数
根据能量守恒定律 W W W
W 1 W 1 m
W
W
（1-m）称为透射系数。
例如：设一块折射率为 n=1.5 的玻璃，光反射损失m=0.04 透 过部分为1-m=0.96 。如果透射光又从另一界面射入空 气，即透过两个界面，此时透过部分为 (1-m)2=0.922